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スイッチング電源に使用されるトランスは、周波数が高い為小型化できるということですが、何故周波数が高くなるとトランスを小型化ができるのでしょうか?

gooドクター

A 回答 (2件)

トランスは,ファラデーの電磁誘導の法則を元に作られています.つまり


v=-dΦ/dt
で,総磁束Φは,鉄芯の断面積Ae,磁束密度B,巻き数Nから
Φ=AeBN
です.符号は磁束の時間変化を現すように付けることにして無視すれば
ΔΦ=∫vdt ∴ΔB={1/(AeN)}∫vdt
ここで,vを正弦波として
v=√2Vsin(2πft) (Vは電圧の実効値)
∴ΔB=V/(√2πfAeN)≒V/(4.44fAeN)
トランスが正常に動作する条件として,ΔBつまり磁束密度の変化量を,鉄芯の飽和磁束密度より小さくすることが必要です.
ΔBとVを一定にすると,fAeNが一定,つまり周波数が高くなればAeとNを小さくできます.
AeとNで鉄芯の大きさが決まるから,fが高くなれば,トランスは小さくできます.

スイッチング電源用のトランスは,ここの25ページに電力,周波数と大きさの説明があります.
http://home.jeita.or.jp/ecb/techrepodl/RCR-2702_ …

スイッチング電源用は電圧が正弦波でなくパルス波で,詳しいことはここにわかりやすい説明があります.
http://www-s.ti.com/sc/techzip/slup222.zip
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周波数が高いとインダクタンスが小さくて済むのです コンデンサーの容量も小さくて済みます


周波数が10倍ならインダクタンスもコンデンサー容量も1/10になります
体積が小さくて済むのです 結果小形に出来ます

でも周波数が高いとそれなりのコア&コンデンサーに高周波特性が求められますけれど
叉電波としての放射も大きくなりますので この対策も必要になります

半導体もSW速度が必要です 制御ICも同様です
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